暗物质

在天文学和宇宙学中，暗物质、暗物质、暗物质是假定的物质，可以解释宇宙总质量的很大一部分。暗物质不能用望远镜直接看到，因为它显然不会发射或吸收任何显着水平的光或任何其他电磁辐射。 相反，暗物质的存在和性质是从它对可见物质、辐射和宇宙大结构施加的引力效应中推断出来的。根据普朗克任务团队的说法，基于宇宙学的标准模型，已知宇宙中的总能量质量包含4.9%的普通物质，26.8%的暗物质和68.3%的暗能量。因此，暗物质占宇宙总质量的84.5%，而暗能量加暗物质占宇宙总质量的95.1%。

天体物理学家一直对暗物质感兴趣，因为由引力效应决定的天文物体的质量与根据这些物体（如恒星、气体、宇宙尘埃和气体）中包含的“发光物质”计算的质量之间存在差异。扬·奥尔特（Jan Oort）于1932年首次假设暗物质来计算银河系中恒星的轨道速度，弗里茨·兹威克（Fritz Zwick）假设它是为了获得星系和星系团中恒星轨道速度理论上所需的“损失质量”的证据。后来，一些观测表明宇宙中存在暗物质，包括美国天文学家维拉·鲁宾（Vera Rubin）的星系围绕自身旋转的速度星系团从背景物体形成引力透镜，例如子弹汇集，以及星系和星系团中热气体的热量分布。.根据宇宙学家的共识，暗物质主要由一种新的、尚未确定的亚原子粒子组成。今天，通过各种方式寻找这些粒子是粒子物理学的基本努力之一。

尽管科学界普遍接受暗物质的存在，但根据暗物质的引力计算，已经提出了几种替代理论来解释星系中恒星运动的意外异常。

暗物质的存在是从重力对可见物质的影响和背景辐射引力透镜的形成中推断出来的，并被假定为解释由广义动力学和相对论计算的星系和星系团之间的质量之间的差异的基础，以及根据星系和星系团（如恒星和气体）中包含的“发光”可见物质的质量计算的方差。 以及星际介质和星际介质的尘埃。

对这些现象最合理的解释是：暗物质存在，并且很可能由重粒子组成，这些重粒子通过重力和可能的弱核力相互作用。已经提出了替代的解释，但仍然没有足够的实验证据来确定这些解释中哪一个是正确的，目前正在进行一些实验，以通过非引力手段识别拟议的暗物质粒子。

根据对太阳系较大结构的观测以及弗里德曼方程和罗伯逊-沃克坐标下的大爆炸理论，暗物质占可观测宇宙质量和能量含量的23%，而普通物质占4.6%，其余部分归因于暗能量。根据这些数字，暗物质占宇宙物质的83%（23/（23+4.6）），而普通物质仅占17%。

暗物质在模拟星系的结构形成、形成和演化中起着核心作用，并且对宇宙微米背景中观察到的特性不对称性具有可测量的影响。所有这些迹象都表明，星系、星系团和整个宇宙所包含的物质远远多于它与电磁辐射相互作用的物质。

相信暗物质在宇宙中的重要性，其存在的直接证据和对其本质的具体理解仍然难以捉摸。尽管暗物质理论仍然是解释在银河系自转中观察到的异常现象的最被接受的理论理论，但已经开发出一些替代理论方法，这些方法广泛涉及修正的引力定律和量子引力定律。

在宇宙的早期，暗物质在恒星的创造中起着至关重要的作用，所以如果暗物质处于这种状态，暗物质必须包括被称为“无菌中子”的分子。波恩马克斯·普朗克辐射天文学研究所的彼得·伯曼（Peter Berman）和加州大学洛杉矶分校的亚历山大·科森科（Alexander Kosenko）已经证明，当无菌中子衰变时，它们会加速氢分子的产生，这一过程仅在大爆炸后约2000万到1亿年内帮助照亮了第一批恒星。

科学家在测量中子示波器的实验中发现这些中子具有质量。这导致了一种假设，即存在的无菌中子也被称为右翼中子，它们不直接参与弱反应，而是通过将它们与普通中子混合来反应。无菌中子的总数尚不清楚;如果暗物质的质量相当于几千电子（1 KeV相当于一百万质量的氢原子），它说明了有时在宇宙中丢失的质量大小，称为暗物质，物理天文学家的观测支持了暗物质包括无菌中子的概率观点。

暗物质粒子很难直接探测到，因为它们与普通物质的撞击和相互作用非常非常微弱，就好像它们不存在一样——当你读到这篇文章时，数十亿个这些粒子穿过你的身体，感觉不到它们——但它们的产物是可以测量的。当两个暗物质粒子碰撞时，两个已知粒子会产生一个电子和一个称为正电子的电子对立面。国际空间站的科学家已经配备了一个特殊的光谱仪来测量正电子。从2013年到现在，它一直在太空中。在最初的两年里，正加速器光谱仪记录了大约400,000个正电子，据信是由暗物质粒子碰撞引起的。科学家们希望证实这一点，以便这些正电子不会来自他们现在不知道的另一个来源。这个数字与科学家的估计一致，即暗物质粒子可能会相互碰撞。但是，必须确保正电子不是来自其他来源。因此，光谱仪将继续在太空中运行，以增加信息并确认正电子的来源。

小说作品中提到了暗物质。在这种情况下，通常会归因于不寻常的超自然或魔法属性。这些描述往往与物理学和宇宙学中暗物质的假设性质相矛盾。